濺射參數(shù)對單層AZO和多層AZO-Cu-AZO薄膜性能的影響研究.pdf

1、近年來，ZnO薄膜材料在光電器件領(lǐng)域，獲得了廣泛的應(yīng)用。ZnO材料作為一種禁帶寬度達到3.3eV的半導(dǎo)體材料，具有晶格結(jié)構(gòu)、光學(xué)和電學(xué)方面的諸多優(yōu)點。并且相對于ITO薄膜，ZnO:Al(簡稱AZO)薄膜的電阻率更低、可見光透過率更高，并且由于原材料儲量豐富，價格低廉，制備過程不會產(chǎn)生污染，因此有望在透明導(dǎo)電領(lǐng)域，成為ITO薄膜的替代者。磁控濺射技術(shù)，作為眾多AZO薄膜制備技術(shù)中的一種，具有相對較高的均勻性和沉積速率，被認為是制備AZO薄

2、膜較為理想的制備技術(shù)。
　　本文前兩章，首先對ZnO和透明導(dǎo)電（TCO）薄膜的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、及發(fā)展現(xiàn)狀進行了概括和總結(jié)，再對單層AZO薄膜和多層AZO/Cu/AZO薄膜的性能和應(yīng)用領(lǐng)域進行了介紹，之后又對AZO薄膜的制備方法和表征方式進行了綜合描述。
　　在此基礎(chǔ)上，本實驗采用磁控濺射技術(shù)，以純度3N、2wt％Al2O3摻雜的ZnO陶瓷靶作為濺射靶材，在普通載玻片襯底上制備了單層和多層 AZO薄膜樣品。之后對所得的樣品，采用掃

3、描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)儀、紫外可見光譜儀(UV-Vis)等方法進行了測試分析。著重研究了不同制備參數(shù)（包括襯底溫度、濺射壓強、濺射功率等），對AZO薄膜形貌結(jié)構(gòu)和光電性能的影響。最終得到了以下的結(jié)論：
　　通過分析并匯總實驗數(shù)據(jù)，實驗驗證了：AZO薄膜的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、及光電性能，受到襯底溫度、濺射壓強、濺射功率等制備參數(shù)的顯著影響。實驗制備得到的所有AZO薄膜樣品，均為多晶的六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)c軸（0

4、02）晶面擇優(yōu)取向，并且在可見光區(qū)范圍內(nèi)的光透過率較高。對于單層AZO薄膜來說，當(dāng)濺射偏壓為60V，襯底溫度達到200℃時薄膜性能最佳，并且后續(xù)退火處理可以顯著降低其電阻率。以此為基礎(chǔ)，對于多層AZO/Cu/AZO薄膜，當(dāng)濺射功率達到120W，濺射壓強為0.5Pa時薄膜性能達到最佳。
　　最終得出了，在低溫區(qū)域內(nèi)，磁控濺射技術(shù)制備AZO薄膜的優(yōu)化工藝參數(shù)：濺射時間30min、負偏壓為60V、襯底溫度200℃時、300℃氮氣退火后，